(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の検査対象パターンの画像を取得する観察機構と、該観察機構で取得した画像データを予め用意した見本パターンを用いて解析し前記検査対象物の良否を判断する画像処理部と、を備える外観検査装置であって、
前記画像処理部は、解析処理として、
前記見本パターンの境界線に沿う複数の区画領域毎に、前記見本パターンでの境界線に直交する境界座標方向で見た前記検査対象パターンの境界線の平均値である平均境界画像を生成し、該平均境界画像と前記見本パターンとの適合率が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、
前記平均境界画像から生成した基準境界画像と前記検査対象パターンとの差分を求めることで欠陥候補を抽出し、該欠陥候補が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、
を実行する前記検査対象パターンの境界検査処理を行うことを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
前記画像処理部は、前記見本パターンを含みつつ該見本パターンよりも大きな領域に設定した検索領域内の各画素のうち、前記見本パターンの色重心に近い画素を抽出し、その色抽出した画素群に前記見本パターンの内方において該見本パターンよりも小さな領域として設定した確定領域を当てはめ、該確定領域の内方に該確定領域に相当する箇所の前記見本パターンとしての画像データを適用して抽出パターンを生成し、該抽出パターンを前記検査対象パターンの解析処理に用いることを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項３】
前記画像処理部は、解析処理として、
前記抽出パターンの総面積が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、
前記抽出パターンの周囲長が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、
前記抽出パターンの縦寸法が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、
前記抽出パターンの横寸法が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、
前記抽出パターンと前記見本パターンとの異なる度合いを示す相関値が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、
を実行する前記検査対象パターンの形状検査処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の外観検査装置。
【請求項４】
前記画像処理部は、解析処理として、
前記抽出パターンの輝度のヒストグラムの偏差が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、
前記抽出パターンの画像データを微分処理し、その微分値の総和を該抽出パターンの画素数で除算することにより算出した荒れ評価値が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、
を実行する前記検査対象パターンの色味検査処理を行うことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面に形成されたパターンを検査する外観検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板の表面に形成されたパターンを、外観検査装置を用いて検査することが知られている。このような外観検査装置では、基本的に、予め良品としての見本パターンを用意し、検査対象物とする基板の検査対象パターンと見本パターンとを比較することにより、その検査対象パターン（その基板）が良品か否かを検査する。ここで、基板に形成される検査対象パターンでは、形成される位置や色むら等が異なっていても性能上問題とはならない場合がある。このような検査対象パターンに対しては、見本パターンとの比較の際の検出感度を下げることが考えられるが、検査精度を確保することは困難である。
【０００３】
このため、良品率が所定の値よりも低くなった場合、検査対象となる複数の基板の検査対象パターンに基づいて新たな見本パターンを作成するとともにピッチ検査を同時に行い、そのパターン検査の結果とピッチ検査の結果との比較に基づいて検査対象となる複数の基板の検査対象パターンにおける同じ欠陥の検出を可能とすべく検出感度を設定する外観検査装置が考えられている（例えば、特許文献１参照）。この外観検査装置では、検査の作業効率を確保しつつ良品率の低下を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１７１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、検査対象パターンでは、性能上問題とはならない範囲であっても、形成される位置や色むら等が異なるとともに、その異なり方に一定の傾向が見られない（ばらつきがある）場合がある。このため、上記した従来の外観検査装置では、このような検査対象パターンに対しては検査精度を確保することは困難である。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、性能上問題とはならない範囲において、形成される位置や色むら等が異なるとともに、その異なり方に一定の傾向が見られない（ばらつきがある）検査対象パターンに対しても、検査精度を確保することのできる外観検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、検査対象物の検査対象パターンの画像を取得する観察機構と、該観察機構で取得した画像データを予め用意した見本パターンを用いて解析し前記検査対象物の良否を判断する画像処理部と、を備える外観検査装置であって、前記画像処理部は、解析処理として、前記見本パターンの境界線に沿う複数の区画領域毎に、前記見本パターンでの境界線に直交する境界座標方向で見た前記検査対象パターンの境界線の平均値である平均境界画像を生成し、該平均境界画像と前記見本パターンとの適合率が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、前記平均境界画像から生成した基準境界画像と前記検査対象パターンとの差分を求めることで欠陥候補を抽出し、該欠陥候補が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、を実行する前記検査対象パターンの境界検査処理を行うことを特徴とする外観検査装置。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の外観検査装置であって、前記画像処理部は、前記見本パターンを含みつつ該見本パターンよりも大きな領域に設定した検索領域内の各画素のうち、前記見本パターンの色重心に近い画素を抽出し、その色抽出した画素群に前記見本パターンの内方において該見本パターンよりも小さな領域として設定した確定領域を当てはめ、該確定領域の内方に該確定領域に相当する箇所の前記見本パターンとしての画像データを適用して抽出パターンを生成し、該抽出パターンを前記検査対象パターンの解析処理に用いることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の外観検査装置であって、前記画像処理部は、解析処理として、前記抽出パターンの総面積が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、前記抽出パターンの周囲長が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、前記抽出パターンの縦寸法が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、前記抽出パターンの横寸法が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、前記抽出パターンと前記見本パターンとの異なる度合いを示す相関値が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、を実行する前記検査対象パターンの形状検査処理を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の外観検査装置であって、前記画像処理部は、解析処理として、前記抽出パターンの輝度のヒストグラムの偏差が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、前記抽出パターンの画像データを微分処理し、その微分値の総和を該抽出パターンの画素数で除算することにより算出した荒れ評価値が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、を実行する前記検査対象パターンの色味検査処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の外観検査装置によれば、区画領域単位で見て大きなずれがなくかつ大きな凹凸（欠陥）がなければ境界検査で問題がないものと判断するので、見本パターンの境界線（外郭）とは異なる形状であったり、見本パターンとは異なる位置に境界線（外郭）が形成されていたり、見本パターンにはない凹凸（欠陥）が形成されていたりする場合であっても、良品と判断することができる。
【００１２】
また、各許容範囲を適宜設定することで、見本パターンに対する境界線（外郭）のずれにおける問題とする大きさや見本パターンにはない凹凸（欠陥）における問題とする大きさを適切に設定することができ、区画領域単位で見て大きなずれがあったり大きな凹凸（欠陥）があったりすれば境界検査で問題があるものと判断するので、検査精度を確保することができる。
【００１３】
このため、性能上問題とはならない範囲において、形成される位置や色むら等が異なるとともに、その異なり方に一定の傾向が見られない（ばらつきがある）検査対象パターンに対しても、検査精度を確保することができる。
【００１４】
上記した構成に加えて、前記画像処理部は、前記見本パターンを含みつつ該見本パターンよりも大きな領域に設定した検索領域内の各画素のうち、前記見本パターンの色重心に近い画素を抽出し、その色抽出した画素群に前記見本パターンの内方において該見本パターンよりも小さな領域として設定した確定領域を当てはめ、該確定領域の内方に該確定領域に相当する箇所の前記見本パターンとしての画像データを適用して抽出パターンを生成し、該抽出パターンを前記検査対象パターンの解析処理に用いることとすると、検査対象物の検査対象パターンが見本パターンからはみ出す形状であっても、各検査（形状、色味および境界）の対象とすることができ、検査に必要な外形形状のみを表す抽出パターンを生成することができ、より簡易にかつ適切に各検査（形状、色味および境界）を行うことができる。
【００１５】
上記した構成に加えて、前記画像処理部は、解析処理として、前記抽出パターンの総面積が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、前記抽出パターンの周囲長が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、前記抽出パターンの縦寸法が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、前記抽出パターンの横寸法が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、前記抽出パターンと前記見本パターンとの異なる度合いを示す相関値が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、を実行する前記検査対象パターンの形状検査処理を行うこととすると、ある程度似ていれば問題がないものと判断するので、見本パターンとは異なる形状であったり、見本パターンとは異なる大きさであったり、見本パターンとは異なる位置に形成されていたり、見本パターンにはない凹凸（欠陥）が形成されていたりする場合であっても、良品と判断することができる。
【００１６】
上記した構成に加えて、前記画像処理部は、解析処理として、前記抽出パターンの輝度のヒストグラムの偏差が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、前記抽出パターンの画像データを微分処理し、その微分値の総和を該抽出パターンの画素数で除算することにより算出した荒れ評価値が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、を実行する前記検査対象パターンの色味検査処理を行うこととすると、全体としての色味がある程度似ていて極端に色が変化する箇所がなければ問題がないものと判断するので、見本パターンとは異なる色であったり、見本パターンとは異なる配色であったりする場合であっても、良品と判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本願発明に係る検査装置の一例としての外観検査装置１０の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】検査対象としてのウェハ１５を模式的に示す説明図である。
【図３】検査対象物としての半導体素子１６（その検査対象パターンＰｏ）の一例を模式的に示す説明図である。
【図４】実施例１の見本パターンＰｍ（その画像データ）を模式的に示す説明図である。
【図５】見本パターンＰｍから検索領域Ａｒと確定領域Ａｆとを作成する様子を示す説明図である。
【図６】画像処理部３２における検査対象パターンＰｏの抽出処理の内容の一例を示すフローチャートである。
【図７】観察位置にある半導体素子１６（その画像データ）に検索領域Ａｒを設定した様子を示す説明図である。
【図８】色抽出した画素群（検査対象パターンＰｏ）に確定領域Ａｆにおける見本パターンＰｍのデータを重畳させた様子を示す説明図である。
【図９】画像処理部３２における検査対象パターンＰｏの形状検査処理の内容の一例を示すフローチャートである。
【図１０】画像処理部３２における検査対象パターンＰｏの色味検査処理の内容の一例を示すフローチャートである。
【図１１】ヒストグラムの偏差Ｈｄを示すグラフであり、抽出パターンＰａの画像データにおけるＶａｌｕｅ（明度）を横軸とし、各Ｖａｌｕｅ（明度）における度数（頻度）を縦軸として示している。
【図１２】画像処理部３２における検査対象パターンＰｏの境界検査処理の内容の一例を示すフローチャートである。
【図１３】区画領域Ｄｎにおける境界座標方向Ｙと走査の様子とを示す説明図であり、（ａ）は区画領域Ｄ２での様子を示し、（ｂ）は区画領域Ｄ５での様子を示している。
【図１４】区画領域Ｄ２を例にして抽出パターンＰａの平均境界画像Ｉｂを生成する様子を説明するために見本パターンＰｍの境界線（外郭）を境界座標方向Ｙの原点として示す説明図であり、（ａ）は抽出パターンＰａの境界線（その画像データ）に見本パターンＰｍの境界線を重ねて模式的に示し、（ｂ）は平均境界画像Ｉｂを模式的に示している。
【図１５】見本パターンＰｍの境界線（外郭）を境界座標方向Ｙの原点として、平均境界画像Ｉｂから生成した基準境界画像Ｂｂを示す説明図である。
【図１６】基準境界画像Ｂｂ（その画像データ）と抽出パターンＰａ（その画像データ）との差分を求めて、欠陥候補Ｌｃを抽出する様子を示す説明図である。
【図１７】全体としての抽出パターンＰａの輝度のヒストグラムの偏差Ｈｄが互いに等しい場合であって荒れ評価値Ｖｒが異なる例を示す説明図であり、（ａ）は抽出パターンＰａ（検査対象パターンＰｏ）がグラデーション状である場合を示し、（ｂ）は抽出パターンＰａ（検査対象パターンＰｏ）が斑状である場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本願発明に係る外観検査装置の発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【実施例】
【００１９】
先ず、本願発明に係る外観検査装置の一実施例の外観検査装置１０の概略的な構成について説明する。図１は、本願発明に係る検査装置の一例としての外観検査装置１０の構成を模式的に示す説明図である。図２は、検査対象としてのウェハ１５を模式的に示す説明図である。図３は、検査対象物としての半導体素子１６（その検査対象パターンＰｏ）の一例を模式的に示す説明図である。
【００２０】
外観検査装置１０は、図１に示すように、観察機構１１と、照明機構１２と、作動保持機構１３と、制御機構１４と、から大略構成されている。この外観検査装置１０は、基本的に、作動保持機構１３で検査対象としてのウェハ１５を保持し、そのウェハ１５を照明機構１２で照明しつつ観察機構１１で観察するものである。
【００２１】
そのウェハ１５では、図２に示すように、整列して複数の半導体素子１６が形成される。その各半導体素子１６は、図３に示すように、図示を略す露光装置等によりパターン（検査対象パターンＰｏ）が形成されて構成される。なお、本実施例の各半導体素子１６では、パターン（検査対象パターンＰｏ）の外方に２つのアライメントマークＡｍが設けられている。この各半導体素子１６におけるパターンが適切に形成されているか否かを検査するために、外観検査装置１０（図１参照）が用いられる。このため、各半導体素子１６におけるパターンが検査対象物としての検査対象パターンＰｏとなる。
【００２２】
その外観検査装置１０の観察機構１１は、図１に示すように、対物レンズ鏡筒２１と、そこに取り付けられた撮像カメラ２２と、を有する。対物レンズ鏡筒２１には、図示は略すが、リレーレンズやレボルバー式のターレット部が設けられており、そのターレット部により複数の対物レンズを切り替えて設定することが可能とされている。この対物レンズ鏡筒２１の上部に撮像カメラ２２が取り付けられている。この撮像カメラ２２は、対物レンズ鏡筒２１で設定された対物レンズにより定まる倍率にしたがって、当該対物レンズ鏡筒２１（対物レンズおよびリレーレンズ）を経て、その光軸（観察光軸Ｏａ）上の所定の位置の画像データを取得することができる。このため、撮像カメラ２２および対物レンズ鏡筒２１は、観察機構１１における観察光学系として機能し、その光軸が観察光軸Ｏａとなる。この観察光軸Ｏａ上における撮像カメラ２２が適切な画像を取得可能な位置すなわち観察光学系における焦点位置を含み当該観察光軸Ｏａに直交する平面（物体側の結像面）が観察面Ｆｐとなる。以下では、観察光軸Ｏａの方向をＺ軸方向とし、そこに直交する面をＸ−Ｙ平面とする。この撮像カメラ２２により取得された画像データは、制御機構１４（その後述する演算制御部２６）により表示部３４に表示可能とされているとともに、後述する画像処理部３２により適宜解析される。
【００２３】
外観検査装置１０では、観察機構１１による検査対象（ウェハ１５）の観察を適切なものとすべく照明機構１２が設けられている。その照明機構１２は、照明部２３を有する。その照明部２３は、図示を略す発光部を有し、その発光部が後述する照明駆動部２８の制御下で適宜点消灯制御される。照明部２３は、その発光部から出射した照射光で、観察光軸Ｏａに対して傾斜する方向で観察面Ｆｐ上を照明することが可能とされている。
【００２４】
この対物レンズ鏡筒２１および照明部２３の下方に、作動保持機構１３が設けられている。この作動保持機構１３は、保持ステージ２４と作動部２５とを備える。この保持ステージ２４は、全体に円板形状を呈し、上端面が観察光軸Ｏａに直交する面に沿って存在する載置面２４ａとされている。この保持ステージ２４では、載置面２４ａに載置された検査対象（本実施例ではウェハ１５）を、後述する作動保持駆動部２９の制御下で保持することができる。その保持ステージ２４における保持は、載置面２４ａ上におけるアライメントのための検査対象（ウェハ１５）の移動の際、位置ずれを起こすことなく載置面２４ａに固定するものであれば、図示は略すが載置面２４ａへの吸着であってもよく、進退自在とされた爪で載置面２４ａに押さえつけるものであってもよい。本実施例では、保持ステージ２４では、図示を略す吸引装置の駆動により、載置面２４ａに吸着させて検査対象（ウェハ１５）を保持する。これにより、検査対象（ウェハ１５）は、観察面Ｆｐ上に配置される。この保持ステージ２４は、作動部２５上に設けられている。
【００２５】
その作動部２５は、保持ステージ２４（その載置面２４ａ）を、Ｘ軸方向に移動させることができるとともにＹ軸方向に移動させることができ、かつＺ軸方向に移動させることが可能とされている。また、作動部２５は、保持ステージ２４（その載置面２４ａ）を、Ｚ軸回りに回転させることができるとともに、載置面２４ａのＺ軸方向に対する傾斜を調整することが可能とされている。この作動部２５は、後述する作動保持駆動部２９の制御下で保持ステージ２４（その載置面２４ａ）を適宜移動させることができる。
【００２６】
このため、保持ステージ２４は、後述する作動保持駆動部２９の制御下で作動部２５が駆動されることにより、載置面２４ａ上で保持した検査対象（ウェハ１５）を、観察光軸Ｏａに直交する面に沿って移動させることができ、観察光軸Ｏａに直交する面上で回転させることができ、観察光軸Ｏａに対する傾斜を調整することができる。このことから、作動保持機構１３は、観察光軸Ｏａに対する検査対象（ウェハ１５）の位置および姿勢の調整（アライメント）を行うことができる。
【００２７】
この外観検査装置１０では、上述したように構成された観察機構１１の対物レンズ鏡筒２１および撮像カメラ２２と、照明機構１２の照明部２３と、作動保持機構１３の保持ステージ２４および作動部２５が、制御機構１４の制御下で統括的に制御される。この制御機構１４は、演算制御部２６と、観察駆動部２７と、照明駆動部２８と、作動保持駆動部２９と、記憶部３１と、画像処理部３２と、を有している。
【００２８】
その演算制御部２６は、制御機構１４における制御すなわち外観検査装置１０の動作を統括的に制御する。演算制御部２６は、操作部３３に為された操作に基づき外観検査装置１０の各部を適宜駆動させるとともに、撮像カメラ２２で取得した画像データに基づく映像を表示部３４に適宜表示させる。また、演算制御部２６は、観察駆動部２７から出力された画像データを記憶部３１に格納するとともに、その記憶部３１から適宜画像データを取り出すことができる。
【００２９】
観察駆動部２７は、対物レンズ鏡筒２１におけるピント調整や倍率変換等の動作の制御と、撮像カメラ２２における画像データの取得や取得した画像データの出力等の動作の制御と、を行う。このため、観察駆動部２７は、対物レンズ鏡筒２１および撮像カメラ２２との協働により観察機構１１を構成している。その観察機構１１は、観察駆動部２７の制御下で、対物レンズ鏡筒２１を経た観察面Ｆｐ上の画像を撮像カメラ２２で取得することができる。
【００３０】
照明駆動部２８は、照明部２３（その発光部（図示せず））の点消灯制御を適宜行う。この照明駆動部２８は、照明部２３を適宜点消灯させることにより、観察面Ｆｐ上を観察用照明または検査用照明で照射することができる。このため、照明駆動部２８は、照明部２３との協働により照明機構１２を構成している。その照明機構１２は、照明駆動部２８の制御下で、観察機構１１による観察面Ｆｐ上の画像の取得を補助することができる。
【００３１】
作動保持駆動部２９は、保持ステージ２４および作動部２５を適宜駆動制御する。すなわち、作動保持駆動部２９は、保持ステージ２４の吸引装置（図示せず）を適宜駆動制御することにより、保持ステージ２４が検査対象（本実施例ではウェハ１５）を吸着保持することと、それを解除することと、を切り替えることができる。また、作動保持駆動部２９は、作動部２５を適宜駆動制御することにより、保持ステージ２４すなわちそこに吸着保持された検査対象（ウェハ１５）を、観察光軸Ｏａ（観察光学系）に対して、そこに直交するＸ−Ｙ平面上で適宜移動させることができるとともに、観察光軸Ｏａ回りに適宜回転させることができ、かつ観察光軸Ｏａに対する傾斜を調節することができる。これにより、保持ステージ２４に吸着保持された検査対象（ウェハ１５）における任意の位置の検査対象物（半導体素子１６）を検査することが可能となる。このため、作動保持駆動部２９は、保持ステージ２４および作動部２５との協働により作動保持機構１３を構成している。その作動保持機構１３は、作動保持駆動部２９の制御下で、観察機構１１による観察面Ｆｐ上の画像の適切な取得を可能とすることができる。
【００３２】
画像処理部３２は、撮像カメラ２２（観察機構１１）により取得された画像データを適宜解析する。この解析とは、検査のための画像データの比較や、複数の検査対象物（半導体素子１６）の輪郭線を認識することや、観察点におけるフォーカス状態を判断することや、各検査対象物における欠陥を認識することや、各検査対象物に設けられた電極や配線（パターン）等の不備を認識することや、ウェハ１５からの各検査対象物（半導体素子１６）の切り出し不良を認識すること等があげられる。この画像処理部３２の解析処理における検査対象パターンＰｏが適切に形成されているか否かを判断については、後に詳細に説明する。
【００３３】
この制御機構１４（演算制御部２６）の制御下で統括的に制御される外観検査装置１０では、次のように検査対象（ウェハ１５）におけるすべての検査対象物（半導体素子１６）の検査を行う。
【００３４】
外観検査装置１０では、先ず、作動保持駆動部２９により吸引装置（図示せず）が駆動されることにより、作動保持機構１３で検査対象としてのウェハ１５を吸着保持して、チップスキャンを行う。このチップスキャンでは、作動保持機構１３における保持ステージ２４の載置面２４ａすなわちウェハ１５を全面に渡って走査するように、作動保持駆動部２９により、観察光軸Ｏａに直交する面（Ｘ−Ｙ平面）に沿って保持ステージ２４を移動させる。この走査では、照明機構１２で照射しつつ撮像カメラ２２による画像の取得を行う。
【００３５】
次に、チップマップの作成を行う。このチップマップとは、ウェハ１５における各検査対象物（半導体素子１６）の位置および姿勢を示すものである。制御機構１４では、チップスキャンにより、輪郭線を認識することで複数の検査対象物（半導体素子１６）を判別するとともに、作動保持駆動部２９による移動位置情報を加味することで、各検査対象物（半導体素子１６）の位置および姿勢を取得する。
【００３６】
次に、検査対象物（半導体素子１６）の判定を行う。この判定では、作成したチップマップに基づいて、観察光学系による観察位置を決定し、その決定に応じて作動保持駆動部２９により保持ステージ２４を移動させる。その後、後述するように画像処理部３２における解析処理により、観察位置にある検査対象物（半導体素子１６（その検査対象パターンＰｏ））の良否の判断を行う。
【００３７】
この検査対象物（半導体素子１６）の判定を、作成したチップマップに基づいて、ウェハ１５上のすべての検査対象物（半導体素子１６）に対して順次行うことにより、当該ウェハ１５に対する検査が終了する。なお、この検査は、演算制御部２６の制御下で表示部３４に表示された、撮像カメラ２２により取得された画像データに基づく映像を目視することにより、行うこともできる。
【００３８】
次に、画像処理部３２における観察位置にある検査対象物（半導体素子１６）の良否の判断を行う解析処理について、図３から図１６を用いて説明する。この画像処理部３２は、撮像カメラ２２により取得された検査対象物としての半導体素子１６の検査対象パターンＰｏの画像データを適宜解析することにより、当該検査対象パターンＰｏが適切に形成されているか否かを判断し、半導体素子１６（検査対象物）の良否の判断を行う。その検査対象パターンＰｏは、性能上問題とはならない範囲であっても、形成される位置や色むら等が異なるとともに、その異なり方に一定の傾向が見られない（ばらつきがある）場合がある。このため、本発明の画像処理部３２における解析処理では、このような性能上問題とはならない範囲でのばらつきに対応しつつ、検査対象パターンＰｏが適切に形成されているか否かを適切に判断することを可能とするものである。この際、画像処理部３２では、基本的に、良品としての検査対象パターンＰｏである見本パターンＰｍ（図４参照）との比較により、半導体素子１６の良否の判定を行う。
【００３９】
この図４に示す見本パターンＰｍは、検査対象物とする半導体素子１６に対応して予め用意されて、記憶部３１（図１参照）に格納されている。見本パターンＰｍは、本実施例では、半導体素子１６の複数の良品の検査対象パターンＰｏの平均値から画像データとして作成されて格納されている。この見本パターンＰｍのデータとしては、後述するように、半導体素子１６における位置、形状、色重心、総面積および周囲長が用いられる。この半導体素子１６における位置は、本実施例では、２つのアライメントマークＡｍを基準として設定されている。その位置および形状は、本実施例では、見本パターンＰｍが画像データとして格納されていることから、見本パターンＰｍ（その画像データ）を構成する各画素の位置から取得することができる。また、色重心は、見本パターンＰｍ（その画像データ）を構成する各画素で再現する色から取得することができる。さらに、総面積は、見本パターンＰｍ（その画像データ）を構成する総ての画素の個数から取得することができる。ついで、周囲長は、見本パターンＰｍ（その画像データ）の境界線（外郭）を構成する各画素の個数から取得することができる。
【００４０】
また、見本パターンＰｍでは、境界線（外郭）に沿ってｎ個の区画領域Ｄｎ（ｎは０を除く自然数）が設定される。この各区画領域Ｄｎは、見本パターンＰｍにおける境界線（外郭）をｎ個に分割するものである。各区画領域Ｄｎとしての分割方法は、見本パターンＰｍにおける境界線（外郭）の性質が変化する箇所を境目とする。換言すると、見本パターンＰｍの境界線において、同じ絵柄が連続して構成されている箇所を、１つの区画領域Ｄｎとする。この境界線（外郭）の性質とは、形状（直線状であるのか曲線状であるのか）や伸びる方向や形成する色等を言う。本実施例では、見本パターンＰｍに対して７つの区画領域Ｄ１〜Ｄ７を設定している。
【００４１】
画像処理部３２は、図５に示すように、見本パターンＰｍから検索領域Ａｒと確定領域Ａｆとを作成する。この検索領域Ａｒは、検査対象物である半導体素子１６の検査対象パターンＰｏの検索を実行する領域を規定するものである。検索領域Ａｒは、見本パターンＰｍを含みつつ当該見本パターンＰｍよりも大きな領域として設定するものであり、本実施例では、見本パターンＰｍを一定の割合で膨張させて（例えば、見本パターンＰｍの外郭を７画素外側まで膨らます）作成している。
【００４２】
確定領域Ａｆは、検査対象パターンＰｏにおける性能上問題とはならない範囲でのばらつきが生じた場合において、そのいずれであっても当該検査対象パターンＰｏが形成される領域を規定するものである。この確定領域Ａｆは、見本パターンＰｍの内方において当該見本パターンＰｍよりも小さな領域として設定するものであり、本実施例では、見本パターンＰｍを一定の割合で収縮させて（例えば、見本パターンＰｍの外郭を５画素内側まで縮める）作成している。なお、検索領域Ａｒにおける膨張量および確定領域Ａｆにおける収縮量は、適宜変更可能とされている。このため、その膨張量および収縮量を、検査対象（本実施例では半導体素子１６）のパターン（検査対象パターンＰｏ）におけるばらつきに応じて適宜設定することができる。
【００４３】
次に、画像処理部３２の解析処理における検査対象パターンＰｏの抽出処理について説明する。この画像処理部３２では、検査対象物である半導体素子１６の検査対象パターンＰｏの画像データの解析のために、先ず当該半導体素子１６の検査対象パターンＰｏを抽出する。図６は、画像処理部３２における検査対象パターンＰｏの抽出処理の内容の一例を示すフローチャートである。図７は、観察位置にある半導体素子１６（その画像データ）に検索領域Ａｒを設定した様子を示す説明図である。図８は、色抽出した画素群（検査対象パターンＰｏ）に確定領域Ａｆにおける見本パターンＰｍのデータを重畳させた様子を示す説明図である。以下、この抽出処理の際の画像処理部３２における制御処理の一例である図６のフローチャートの各ステップについて、図３から図８を用いて説明する。
【００４４】
この図６のフローチャートでは、観察位置にある半導体素子１６（その画像データ）として、図３に示す半導体素子１６（その検査対象パターンＰｏ）を撮像カメラ２２により取得したものとする。
【００４５】
ステップＳ１では、取得した半導体素子１６の画像に検索領域Ａｒを設定して、ステップＳ２へ進む。このステップＳ１では、図７に示すように、取得した半導体素子１６の画像データに検索領域Ａｒのデータを重畳させることにより、当該半導体素子１６における検査対象パターンＰｏの検索のための検索領域Ａｒを設定する。このとき、取得した半導体素子１６における２つのアライメントマークＡｍに対して、見本パターンＰｍにおける２つのアライメントマークＡｍが合致する位置関係で、検索領域Ａｒのデータを重畳させる。
【００４６】
ステップＳ２では、ステップＳ１での検索領域Ａｒの設定に続き、検索領域Ａｒ内の色抽出を行って、ステップＳ３へ進む。このステップＳ２では、検索領域Ａｒ内の各画素のうち、見本パターンＰｍにおける色重心に近い画素を抽出する。ここで言う色重心に近いとは、カラー画像を構成する各色において、見本パターンＰｍを表す数値から所定の値の範囲内にあることをいう。その所定の値は適宜設定することができる。このため、色抽出する範囲を、検査対象（本実施例では半導体素子１６）のパターン（検査対象パターンＰｏ）におけるばらつきに応じて適宜設定することができる。また、カラー画像を構成する各色とは、ＨＳＶ（Ｈｕｅ（色相）、Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ（彩度）、Ｖａｌｕｅ（明度））やＲＧＢ（Ｒｅｄ（赤）、Ｇｒｅｅｎ（緑）、Ｂｌｕｅ（青））等を言う。本実施例では、見本パターンＰｍを表すＨＳＶの数値から所定の値の範囲内にある画素を抽出する。
【００４７】
ステップＳ３では、ステップＳ２での検索領域Ａｒ内の色抽出に続き、その色抽出した画素群に確定領域Ａｆを当てはめて、ステップＳ４へ進む。このステップＳ３では、図８に示すように、ステップＳ２で色抽出した画素群（符号Ｐａ（Ｐｏ）参照）に、確定領域Ａｆのデータを重畳させる。これにより、ステップＳ２で色抽出した画素群では、中心位置に中抜け箇所Ｅが生じている場合（図３および図７参照）、その中抜け箇所Ｅが確定領域Ａｆ内に存在することとなる。
【００４８】
ステップＳ４では、ステップＳ３での色抽出した画素群に確定領域Ａｆを当てはめることに続き、抽出パターンＰａ（その画像データ）を生成して、このフローチャートを終了する。このステップＳ４では、ステップＳ２で色抽出した画素群（それらによる画像データ）におけるステップＳ３で当てはめた確定領域Ａｆの内方に、当該確定領域Ａｆに相当する箇所の見本パターンＰｍとしての画像データを適用する（確定領域Ａｆ内をそこに相当する見本パターンＰｍの画像データに置き換える）ことにより、抽出パターンＰａを生成する。この抽出パターンＰａは、検査対象パターンＰｏの検査のために、見本パターンＰｍとの比較に用いるものである。これにより、ステップＳ２で色抽出した画素群では、図３および図７に示すように中抜け箇所Ｅが生じている場合であっても、抽出パターンＰａでは、図８に示すように、その中抜け箇所Ｅが穴埋めされる（中抜け箇所Ｅが塗り潰される）。これにより、観察位置にある半導体素子１６（検査対象物）の検査対象パターンＰｏとしての抽出パターンＰａ（その画像データ）を生成することができ、検査対象パターンＰｏの抽出処理が完了する。
【００４９】
この後、画像処理部３２では、解析処理における検査対象パターンＰｏの形状検査処理を行う。この形状検査処理では、上述した抽出パターンＰａ（その画像データ）と見本パターンＰｍとの比較により、検査対象パターンＰｏの形状検査を行う。図９は、画像処理部３２における検査対象パターンＰｏの形状検査処理の内容の一例を示すフローチャートである。以下、この形状検査処理の際の画像処理部３２における制御処理の一例である図９のフローチャートの各ステップについて説明する。
【００５０】
ステップＳ１１では、抽出パターンＰａの総面積Ｓａを算出して、ステップＳ１２へ進む。このステップＳ１１では、図６のフローチャートで生成した抽出パターンＰａとしての画像データから、抽出パターンＰａの総面積Ｓａを算出する。本実施例では、抽出パターンＰａの画像データを構成する総ての画素の個数から、当該抽出パターンＰａの総面積Ｓａを算出する。
【００５１】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１での抽出パターンＰａの総面積Ｓａの算出に続き、その総面積Ｓａが許容範囲内であるか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１３へ進み、Ｎｏの場合はステップＳ２２へ進む。このステップＳ１２では、総面積Ｓａが見本パターンＰｍの総面積Ｓｍに対して許容値Ｔｓを超えた値となっていなければ（Ｓｍ−Ｔｓ＜Ｓａ＜Ｓｍ＋Ｔｓ）Ｙｅｓと判断し、超えた値となっていればＮｏと判断する。ステップＳ１２は、形状検査において、抽出パターンＰａを総面積Ｓａの観点で検査する検査項目となる。この許容値Ｔｓは、所定の値として設定してもよく、総面積Ｓｍに対する割合として設定してもよい。この許容値Ｔｓは、適宜変更可能とされている。このため、総面積Ｓｍに対する総面積Ｓａの差異を、検査対象（本実施例では半導体素子１６）のパターン（検査対象パターンＰｏ）におけるばらつきに応じて適宜設定することができる。
【００５２】
ステップＳ１３では、ステップＳ１２での総面積Ｓａが許容範囲内であるとの判断に続き、抽出パターンＰａの周囲長Ｌａを算出して、ステップＳ１４へ進む。このステップＳ１３では、生成した抽出パターンＰａとしての画像データから、抽出パターンＰａの周囲長Ｌａを算出する。本実施例では、抽出パターンＰａ（その画像データ）の境界線（外郭）を構成する各画素の個数から、当該抽出パターンＰａの周囲長Ｌａを算出する。
【００５３】
ステップＳ１４では、ステップＳ１２での抽出パターンＰａの周囲長Ｌａの算出に続き、その周囲長Ｌａが許容範囲内であるか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１５へ進み、Ｎｏの場合はステップＳ２２へ進む。このステップＳ１４では、周囲長Ｌａが見本パターンＰｍの周囲長Ｌｍに対して許容値Ｔｌを超えた値となっていなければ（Ｌｍ−Ｔｌ＜Ｌａ＜Ｌｍ＋Ｔｌ）Ｙｅｓと判断し、超えた値となっていればＮｏと判断する。ステップＳ１４は、形状検査において、抽出パターンＰａを周囲長Ｌｍの観点で検査する検査項目となる。この許容値Ｔｌは、所定の値として設定してもよく、周囲長Ｌｍに対する割合として設定してもよい。この許容値Ｔｌは、適宜変更可能とされている。このため、周囲長Ｌｍに対する周囲長Ｌｍの差異を、検査対象（本実施例では半導体素子１６）のパターン（検査対象パターンＰｏ）におけるばらつきに応じて適宜設定することができる。
【００５４】
ステップＳ１５では、ステップＳ１４での周囲長Ｌａが許容範囲内であるとの判断に続き、抽出パターンＰａの縦寸法Ｍｌａを算出して、ステップＳ１６へ進む。このステップＳ１５では、生成した抽出パターンＰａとしての画像データから、抽出パターンＰａの縦寸法Ｍｌａ（図８を正面視して縦方向の大きさ寸法）を算出する。本実施例では、抽出パターンＰａ（その画像データ）を構成する各画素のうち、縦方向で見て一方の端部（最も上側）にある画素と他方の端部（最も下側）にある画素との間隔から、当該抽出パターンＰａの縦寸法Ｍｌａを算出する。
【００５５】
ステップＳ１６では、ステップＳ１５での抽出パターンＰａの縦寸法Ｍｌａの算出に続き、その縦寸法Ｍｌａが許容範囲内であるか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１７へ進み、Ｎｏの場合はステップＳ２２へ進む。このステップＳ１６では、縦寸法Ｍｌａが見本パターンＰｍの縦寸法Ｍｌｍに対して許容値Ｔｍｌを超えた値となっていなければ（Ｍｌｍ−Ｔｍｌ＜Ｍｌａ＜Ｍｌｍ＋Ｔｍｌ）Ｙｅｓと判断し、超えた値となっていればＮｏと判断する。この許容値Ｔｍｌは、所定の値として設定してもよく、縦寸法Ｍｌｍに対する割合として設定してもよい。ステップＳ１６は、形状検査において、抽出パターンＰａを縦寸法Ｍｌｍの観点で検査する検査項目となる。この許容値Ｔｍｌは、適宜変更可能とされている。このため、縦寸法Ｍｌｍに対する縦寸法Ｍｌａの差異を、検査対象（本実施例では半導体素子１６）のパターン（検査対象パターンＰｏ）におけるばらつきに応じて適宜設定することができる。
【００５６】
ステップＳ１７では、ステップＳ１６での縦寸法Ｍｌａが許容範囲内であるとの判断に続き、抽出パターンＰａの横寸法Ｍｗａを算出して、ステップＳ１８へ進む。このステップＳ１７では、生成した抽出パターンＰａとしての画像データから、抽出パターンＰａの横寸法Ｍｗａ（図８を正面視して横方向の大きさ寸法）を算出する。本実施例では、抽出パターンＰａ（その画像データ）を構成する各画素のうち、横方向で見て一方の端部（最も左側）にある画素と他方の端部（最も右側）にある画素との間隔から、当該抽出パターンＰａの横寸法Ｍｗａを算出する。
【００５７】
ステップＳ１８では、ステップＳ１７での抽出パターンＰａの横寸法Ｍｗａの算出に続き、その横寸法Ｍｗａが許容範囲内であるか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１９へ進み、Ｎｏの場合はステップＳ２２へ進む。このステップＳ１８では、横寸法Ｍｗａが見本パターンＰｍの横寸法Ｍｗｍに対して許容値Ｔｍｗを超えた値となっていなければ（Ｍｗｍ−Ｔｍｗ＜Ｍｗａ＜Ｍｗｍ＋Ｔｍｗ）Ｙｅｓと判断し、超えた値となっていればＮｏと判断する。ステップＳ１８は、形状検査において、抽出パターンＰａを横寸法Ｍｗｍの観点で検査する検査項目となる。この許容値Ｔｍｗは、所定の値として設定してもよく、横寸法Ｍｗｍに対する割合として設定してもよい。この許容値Ｔｍｗは、適宜変更可能とされている。このため、横寸法Ｍｗｍに対する横寸法Ｍｗａの差異を、検査対象（本実施例では半導体素子１６）のパターン（検査対象パターンＰｏ）におけるばらつきに応じて適宜設定することができる。
【００５８】
ステップＳ１９では、ステップＳ１８での横寸法Ｍｗａが許容範囲内であるとの判断に続き、抽出パターンＰａの相関値Ｃを算出して、ステップＳ２０へ進む。このステップＳ１９では、見本パターンＰｍの形状と生成した抽出パターンＰａの形状とが完全一致する場合を１００％として、見本パターンＰｍと抽出パターンＰａとの異なる度合いを示す相関値Ｃを算出する。相関値Ｃは、本実施例では、見本パターンＰｍの画像データを形成する各画素と抽出パターンＰａの画像データを形成する各画素とにおいて異なる画素数Ｐｄの、見本パターンＰｍの画像データを形成する総画素数Ｐｗに対する割合（Ｃ＝［Ｐｄ／Ｐｗ］×１００）を求めることにより算出する。
【００５９】
ステップＳ２０では、ステップＳ１９での抽出パターンＰａの相関値Ｃの算出に続き、その相関値Ｃが許容範囲内であるか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ２１へ進み、Ｎｏの場合はステップＳ２２へ進む。このステップＳ２０では、相関値Ｃが許容値Ｔｃを超えた値となっていなければ（Ｃ＜Ｔｃ）Ｙｅｓと判断し、超えた値となっていればＮｏと判断する。ステップＳ２０は、形状検査において、抽出パターンＰａを相関値Ｃの観点で検査する検査項目となる。この許容値Ｔｃは、所定の値として設定する。この許容値Ｔｃは、適宜変更可能とされている。このため、見本パターンＰｍの画像データを形成する各画素に対する抽出パターンＰａの画像データを形成する各画素の差異を、検査対象（本実施例では半導体素子１６）のパターン（検査対象パターンＰｏ）におけるばらつきに応じて適宜設定することができる。
【００６０】
ステップＳ２１では、ステップＳ２０での相関値Ｃが許容範囲内であるとの判断に続き、検査対象パターンＰｏの形状検査はすべて完了するとともに各項目の基準を満たしたものとして、このフローチャートを終了する。このステップＳ２１では、観察位置にある検査対象物としての半導体素子１６の検査対象パターンＰｏの形状検査では問題がなかったものとし、解析処理における検査対象パターンＰｏの色味検査処理を行うべく、形状検査処理を終了する。このとき、形状検査では問題がなかった旨を、検査対象とした半導体素子１６に組み合わせて記憶する。
【００６１】
ステップＳ２２では、ステップＳ１２での総面積Ｓａが許容範囲内ではないとの判断、あるいは、ステップＳ１４での周囲長Ｌａが許容範囲内ではないとの判断、あるいは、ステップＳ１６での縦寸法Ｍｌａが許容範囲内ではないとの判断、あるいは、ステップＳ１８での横寸法Ｍｗａが許容範囲内ではないとの判断、あるいは、ステップＳ２０での相関値Ｃが許容範囲内ではないとの判断に続き、検査対象パターンＰｏの形状検査はいずれかの項目の基準を満たさなかったことから完了しなかったものとして、このフローチャートを終了する。このステップＳ２２では、観察位置にある検査対象物としての半導体素子１６の検査対象パターンＰｏの形状検査で問題があったものとして形状検査処理を終了する。本実施例では、ステップＳ２２を経て形状検査処理（図９のフローチャート）を終了した場合、観察位置にある検査対象物としての半導体素子１６の検査対象パターンＰｏは、問題があるものとし、他の検査を行うことなく当該半導体素子１６に対する解析処理を終了する。このとき、いずれの項目で問題があった旨を、検査対象とした半導体素子１６に組み合わせて記憶する。これにより、観察位置にある半導体素子１６（検査対象物）の検査対象パターンＰｏとしての抽出パターンＰａ（その画像データ）における形状検査が完了する。
【００６２】
この後、画像処理部３２では、解析処理における検査対象パターンＰｏの色味検査処理を行う。この色味検査処理では、上述した抽出パターンＰａ（その画像データ）における色の均一性を判断する。図１０は、画像処理部３２における検査対象パターンＰｏの色味検査処理の内容の一例を示すフローチャートである。図１１は、ヒストグラムの偏差Ｈｄを示すグラフであり、抽出パターンＰａの画像データにおけるＶａｌｕｅ（明度）を横軸とし、各Ｖａｌｕｅ（明度）における度数（頻度）を縦軸として示している。以下、この色味検査処理の際の画像処理部３２における制御処理の一例である図１０のフローチャートの各ステップについて、図１１を用いて説明する。
【００６３】
ステップＳ３１では、図６のフローチャートで生成した抽出パターンＰａの輝度のヒストグラムの偏差Ｈｄを算出して、ステップＳ３２へ進む。このステップＳ３１では、観察位置にある半導体素子１６の検査対象パターンＰｏとして生成した抽出パターンＰａの画像データにおける各画素の輝度の分布を示すヒストグラムを生成する。その後、生成したヒストグラムの偏差Ｈｄを算出する。本実施例では、ステップＳ３１では、図１１に示すように、抽出パターンＰａの画像データにおけるＶａｌｕｅ（明度）を横軸に、各Ｖａｌｕｅ（明度）における度数（頻度）を縦軸にしたヒストグラムの偏差Ｈｄを算出する。
【００６４】
ステップＳ３２では、ステップＳ３１での抽出パターンＰａの輝度のヒストグラムの偏差Ｈｄの算出に続き、偏差Ｈｄが許容範囲内であるか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ３３へ進み、Ｎｏの場合はステップＳ３６へ進む。このステップＳ３２では、偏差Ｈｄが設定した下限値Ｄｌよりも大きくかつ上限値Ｄｈよりも小さい値（Ｄｌ＜Ｈｄ＜Ｄｈ）であればＹｅｓと判断し、それ以外であればＮｏと判断する。ステップＳ３２は、色味検査において、抽出パターンＰａを輝度のヒストグラムの偏差Ｈｄの観点で検査する検査項目となる。この下限値Ｄｌおよび上限値Ｄｈは、適宜変更可能とされている。このため、抽出パターンＰａの画像データにおける各画素の輝度の分布の態様を、検査対象（本実施例では半導体素子１６）のパターン（検査対象パターンＰｏ）におけるばらつきに応じて適宜設定することができる。
【００６５】
ステップＳ３３では、ステップＳ３２での偏差Ｈｄが許容範囲内であるとの判断に続き、抽出パターンＰａの荒れ評価値Ｖｒを算出して、ステップＳ３４へ進む。このステップＳ３３では、抽出パターンＰａの画像データを微分処理し、その微分値の総和を抽出パターンＰａの画素数で除算することにより、抽出パターンＰａの荒れ評価値Ｖｒを算出する。本実施例では、ステップＳ３３において、抽出パターンＰａをＲＧＢの画像データとして取り扱うことで荒れ評価値Ｖｒを算出する。
【００６６】
ステップＳ３４では、ステップＳ３３での抽出パターンＰａの荒れ評価値Ｖｒの算出に続き、荒れ評価値Ｖｒが許容範囲内であるか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ３５へ進み、Ｎｏの場合はステップＳ３６へ進む。このステップＳ３４では、荒れ評価値Ｖｒが設定された下限値Ｒｌよりも大きくかつ上限値Ｒｈよりも小さい値（Ｒｌ＜Ｖｒ＜Ｒｈ）であればＹｅｓと判断し、それ以外であればＮｏと判断する。ステップＳ３４は、色味検査において、抽出パターンＰａを荒れ評価値Ｖｒの観点で検査する検査項目となる。この下限値Ｒｌおよび上限値Ｒｈは、適宜変更可能とされている。このため、抽出パターンＰａの画像データにおける許容する色の変化の度合いを、検査対象（本実施例では半導体素子１６）のパターン（検査対象パターンＰｏ）におけるばらつきに応じて適宜設定することができる。
【００６７】
ステップＳ３５では、ステップＳ３４での荒れ評価値Ｖｒが許容範囲内であるとの判断に続き、検査対象パターンＰｏの色味検査はすべて完了するとともに各項目の基準を満たしたものとして、このフローチャートを終了する。このステップＳ３５では、観察位置にある検査対象物としての半導体素子１６の検査対象パターンＰｏの色味検査では問題がなかったものとし、解析処理における検査対象パターンＰｏの境界検査処理を行うべく、色味検査処理を終了する。このとき、色味検査では問題がなかった旨を、検査対象とした半導体素子１６に組み合わせて記憶する。
【００６８】
ステップＳ３６では、ステップＳ３２での偏差Ｈｄが許容範囲内ではないとの判断、あるいは、ステップＳ３４での荒れ評価値Ｖｒが許容範囲内ではないとの判断に続き、検査対象パターンＰｏの色味検査はいずれかの項目の基準を満たさなかったことから完了しなかったものとして、このフローチャートを終了する。このステップＳ３６では、観察位置にある検査対象物としての半導体素子１６の検査対象パターンＰｏの色味検査で問題があったものとして色味検査処理を終了する。本実施例では、ステップＳ３６を経て色味検査処理（図１０のフローチャート）を終了した場合、観察位置にある検査対象物としての半導体素子１６の検査対象パターンＰｏは、問題があるものとし、他の検査を行うことなく当該半導体素子１６に対する解析処理を終了する。このとき、いずれの項目で問題があった旨を、検査対象とした半導体素子１６に組み合わせて記憶する。これにより、観察位置にある半導体素子１６（検査対象物）の検査対象パターンＰｏとしての抽出パターンＰａ（その画像データ）における色味検査が完了する。
【００６９】
この後、画像処理部３２では、解析処理における検査対象パターンＰｏの境界検査処理を行う。この境界検査処理では、上述した抽出パターンＰａ（その画像データ）における境界の位置および形状の是非を判断する。図１２は、画像処理部３２における検査対象パターンＰｏの境界検査処理の内容の一例を示すフローチャートである。図１３は、区画領域Ｄｎにおける境界座標方向Ｙと走査の様子とを示す説明図であり、（ａ）は区画領域Ｄ２での様子を示し、（ｂ）は区画領域Ｄ５での様子を示している。図１４は、区画領域Ｄ２を例にして抽出パターンＰａの平均境界画像Ｉｂを生成する様子を説明するために見本パターンＰｍの境界線（外郭）を境界座標方向Ｙの原点として示す説明図であり、（ａ）は抽出パターンＰａの境界線（その画像データ）に見本パターンＰｍの境界線を重ねて模式的に示し、（ｂ）は平均境界画像Ｉｂを模式的に示している。図１５は、見本パターンＰｍの境界線（外郭）を境界座標方向Ｙの原点として、平均境界画像Ｉｂから生成した基準境界画像Ｂｂを示す説明図である。図１６は、基準境界画像Ｂｂ（その画像データ）と抽出パターンＰａ（その画像データ）との差分を求めて、欠陥候補Ｌｃを抽出する様子を示す説明図である。なお、この図１４から図１６では、理解容易のために、抽出パターンＰａの境界線（外郭）における境界座標方向Ｙへの凹凸を強調して示しており、実際の抽出パターンＰａとは必ずしも一致するものではない。以下、この境界検査処理の際の画像処理部３２における制御処理の一例である図１２のフローチャートの各ステップについて、図１３から図１６を用いて説明する。
【００７０】
ステップＳ４１では、図６のフローチャートで生成した抽出パターンＰａの各区画領域Ｄｎにおける平均境界画像Ｉｂを生成して、ステップＳ４２へ進む。このステップＳ４１では、抽出パターンＰａの画像データにおいて、見本パターンＰｍで設定された区画領域Ｄｎ（図４参照）毎に平均境界画像Ｉｂを生成する。この平均境界画像Ｉｂとは、各区画領域Ｄｎに対応する見本パターンＰｍでの境界線（外郭）に直交する方向を各区画領域Ｄｎにおける境界座標方向Ｙ（図１３参照）として、抽出パターンＰａの各区画領域Ｄｎでの境界座標方向Ｙで見た境界線（外郭）の平均値を単位長の線分として画像化したものである。平均境界画像Ｉｂの算出のために、本実施例では、図１３に示すように、各区画領域Ｄｎに対応する見本パターンＰｍでの境界線（外郭）に沿う方向での走査を、境界座標方向Ｙで見て当該境界線を中心とする所定の幅で行う。この走査では、抽出パターンＰａをＲＧＢの画像データとして取り扱い、それぞれの走査線上の各点での明るさを色毎（ＲＧＢ）に取得する。そのすべての走査線毎に、各点での明るさを積算し、その積算値を取得した点数で除算することにより、各走査線における色毎（ＲＧＢ）の明るさの平均値を算出することができる。ここで、抽出パターンＰａの境界線（外郭）では、色の差異が生じるものであり、その色の差異は色毎（ＲＧＢ）の明るさの差異で検出することができる。このため、各走査線における色毎（ＲＧＢ）の明るさの平均値、すなわち境界座標方向Ｙで見た色毎（ＲＧＢ）の明るさの平均値を画像として再現することで、平均境界画像Ｉｂ（図１４（ｂ）参照）を生成する。この図１４に示す例では、（ａ）に示す区画領域Ｄ２の抽出パターンＰａの境界線（外郭）を走査することにより、（ｂ）に示すようにその平均境界画像Ｉｂを生成している。
【００７１】
ステップＳ４２では、ステップＳ４１での各区画領域Ｄｎにおける平均境界画像Ｉｂを生成に続き、平均境界画像Ｉｂと見本パターンＰｍとの適合率Ｐｃが許容範囲内であるか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ４３へ進み、Ｎｏの場合はステップＳ４７へ進む。このステップＳ４２では、平均境界画像Ｉｂと見本パターンＰｍとの適合率Ｐｃが、所定の値として設定した許容値Ｔｐよりも大きければ（Ｐｃ＞Ｔｐ）Ｙｅｓと判断し、小さければＮｏと判断する。ステップＳ４２は、境界検査において、抽出パターンＰａを適合率Ｐｃの観点で検査する検査項目となる。この許容値Ｔｐは、適宜変更可能とされている。このため、見本パターンＰｍに対する平均境界画像Ｉｂの差異を、検査対象（本実施例では半導体素子１６）のパターン（検査対象パターンＰｏ）におけるばらつきに応じて適宜設定することができる。
【００７２】
ステップＳ４３では、ステップＳ４２での平均境界画像Ｉｂと見本パターンＰｍとの適合率Ｐｃが許容範囲内であるとの判断に続き、各区画領域Ｄｎにおける基準境界画像Ｂｂを生成して、ステップＳ４４へ進む。このステップＳ４３では、各区画領域Ｄｎにおいて、抽出パターンＰａにおける後述する欠陥候補Ｌｃの抽出のために、当該抽出パターンＰａとの比較の基準とする基準境界画像Ｂｂを生成する。本実施例では、各区画領域Ｄｎにおいて、生成した平均境界画像Ｉｂを、区画領域Ｄｎの長さ寸法に適合させてその長さ方向に拡張させることにより、基準境界画像Ｂｂを生成する。この長さ方向とは、区画領域Ｄｎにおける見本パターンＰｍの境界線が伸びる方向すなわち境界座標方向Ｙに直交する方向であり、ステップＳ４１での走査方向となる。図１５に示す例では、区画領域Ｄ２に対応する平均境界画像Ｉｂ（図１４（ｂ）参照）を、区画領域Ｄ２の長さ寸法に適合させて長さ方向に拡張して、区画領域Ｄ２における基準境界画像Ｂｂを生成している。
【００７３】
ステップＳ４４では、ステップＳ４３での各区画領域Ｄｎにおける基準境界画像Ｂｂの生成に続き、欠陥候補Ｌｃを抽出して、ステップＳ４５へ進む。このステップＳ４４では、各区画領域Ｄｎにおける基準境界画像Ｂｂ（その画像データ）と、抽出パターンＰａ（その画像データ）と、の差分（図１６に示す符号Ｇｉ参照）を求める（図１５および図１６参照）。その後、境界座標方向Ｙで見て、見本パターンＰｍにおける各区画領域Ｄｎでの境界線（外郭）を基準として、許容値σを超える箇所が存在した場合、当該箇所を各区画領域Ｄｎにおける欠陥候補Ｌｃ（図１６参照）として抽出する。この欠陥候補Ｌｃは、許容値σを示す線分と差分Ｇｉを示す線分とに囲まれた領域として取り扱う。図１６に示す例では、抽出パターンＰａの区画領域Ｄ２において、１つの欠陥候補Ｌｃを抽出している。
【００７４】
ステップＳ４５では、ステップＳ４４での各区画領域Ｄｎにおける欠陥候補Ｌｃの抽出に続き、その欠陥候補Ｌｃが許容範囲内であるか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ４６へ進み、Ｎｏの場合はステップＳ４７へ進む。このステップＳ４５では、抽出した欠陥候補Ｌｃが、設定サイズよりも小さいものであるか否かを判断することにより、欠陥として検出すべきものであるか否かを判断する。本実施例では、設定サイズとして、一方の方向で見た大きさ寸法（幅寸法）と、一方の方向に直交する他方の方向で見た大きさ寸法（長さ寸法）と、面積と、の事項が設定されている。このため、ステップＳ４５では、欠陥候補Ｌｃにおける幅寸法が設定サイズよりも小さく、かつ欠陥候補Ｌｃにおける長さ寸法が設定サイズよりも小さく、しかも欠陥候補Ｌｃにおける面積が設定サイズよりも小さいときに、Ｙｅｓと判断し、それ以外であればＮｏと判断する。ステップＳ４５は、境界検査において、抽出パターンＰａを欠陥候補Ｌｃの大きさの観点で検査する検査項目となる。この設定サイズ（幅寸法、長さ寸法および面積）は、適宜変更可能とされている。また、設定サイズにおける事項は、適宜設定すればよく、本実施例に限定されるものではない。このため、許容する欠陥候補Ｌｃの大きさを、検査対象（本実施例では半導体素子１６）のパターン（検査対象パターンＰｏ）におけるばらつきに応じて適宜設定することができる。
【００７５】
ステップＳ４６では、ステップＳ４５での欠陥候補Ｌｃが設定サイズよりも小さいとの判断に続き、検査対象パターンＰｏの境界検査はすべて完了するとともに各項目の基準を満たしたものとして、このフローチャートを終了する。このステップＳ４６では、観察位置にある検査対象物としての半導体素子１６の検査対象パターンＰｏの境界検査では問題がなかったものとして境界検査処理を終了する。このとき、境界検査では問題がなかった旨を、検査対象とした半導体素子１６に組み合わせて記憶する。
【００７６】
ステップＳ４７では、ステップＳ４２での平均境界画像Ｉｂと見本パターンＰｍとの適合率Ｐｃが許容範囲内ではないとの判断、あるいは、ステップＳ４５での欠陥候補Ｌｃが許容範囲内ではないとの判断に続き、検査対象パターンＰｏの境界検査はいずれかの項目の基準を満たさなかったことから完了しなかったものとして、このフローチャートを終了する。このステップＳ４７では、観察位置にある検査対象物としての半導体素子１６の検査対象パターンＰｏの境界検査で問題があったものとして境界検査処理を終了する。このとき、いずれの項目で問題があった旨を、検査対象とした半導体素子１６に組み合わせて記憶する。これにより、観察位置にある半導体素子１６（検査対象物）の検査対象パターンＰｏとしての抽出パターンＰａ（その画像データ）における境界検査が完了する。
【００７７】
上述したように、外観検査装置１０では、作動保持機構１３で吸着保持した検査対象としてのウェハ１５に対してチップマップを作成し、そのチップマップに基づいて観察光学系による観察位置を決定し、その観察位置にある検査対象物（半導体素子１６）に対して画像処理部３２で解析処理を行って、当該検査対象物（半導体素子１６）の良否の判断を行う。その画像処理部３２での解析処理では、抽出処理（図６のフローチャート）において抽出パターンＰａ（その画像データ）を生成し、その抽出パターンＰａに対して形状検査（図９のフローチャート）を実行し、そこで問題がなければ抽出パターンＰａに対して色味検査（図１０のフローチャート）を実行し、そこで問題がなければ抽出パターンＰａに対して境界検査（図１２のフローチャート）を実行し、そこで問題がなければ検査対象物（半導体素子１６（その検査対象パターンＰｏ））が良品であると判断する。また、画像処理部３２の解析処理では、各検査（形状、色味および境界）の各項目において１つでも問題があると、検査対象物（半導体素子１６（その検査対象パターンＰｏ））が良品ではないと判断する。これにより、外観検査装置１０では、作動保持機構１３で吸着保持したウェハ１５におけるすべての検査対象物（半導体素子１６（その検査対象パターンＰｏ））の検査を行うことができる。
【００７８】
本発明に係る外観検査装置１０では、画像処理部３２での解析処理の検査対象パターンＰｏの境界検査処理において、図１２に示すように、各区画領域Ｄｎにおいて抽出パターンＰａ（その画像データ）から生成した平均境界画像Ｉｂと見本パターンＰｍとの適合率Ｐｃが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ４２）と、欠陥候補Ｌｃが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ４５）と、を実行して完了するものであることから、区画領域Ｄｎ単位で見て大きなずれがなくかつ大きな凹凸（欠陥）がなければ境界検査で問題がないものと判断するので、見本パターンＰｍの境界線（外郭）とは異なる形状であったり、見本パターンＰｍとは異なる位置に境界線（外郭）が形成されていたり、見本パターンＰｍにはない凹凸（欠陥）が形成されていたりする場合であっても、良品と判断することができる。
【００７９】
また、外観検査装置１０では、境界検査処理において、各区画領域Ｄｎの抽出パターンＰａ（その画像データ）から生成した平均境界画像Ｉｂと見本パターンＰｍとの適合率Ｐｃが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ４２）と、欠陥候補Ｌｃが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ４５）と、を実行して完了するものであり、かつ各許容範囲を適宜設定することができることから、見本パターンＰｍに対する境界線（外郭）のずれにおける問題とする大きさや見本パターンＰｍにはない凹凸（欠陥）における問題とする大きさを適切に設定することができ、区画領域Ｄｎ単位で見て大きなずれがあったり大きな凹凸（欠陥）があったりすれば境界検査で問題があるものと判断するので、検査精度を確保することができる。
【００８０】
さらに、外観検査装置１０では、画像処理部３２での解析処理の際、検査対象物（半導体素子１６）の検査対象パターンＰｏの抽出処理において、図６に示すように、抽出パターンＰａ（その画像データ）の生成のために検索領域Ａｒ内の各画素のうち見本パターンＰｍにおける色重心に近い画素を抽出する（ステップＳ２）とともに、その検索領域Ａｒを見本パターンＰｍを含みつつ当該見本パターンＰｍよりも大きな領域に設定していることから、検査対象物（半導体素子１６）の検査対象パターンＰｏが見本パターンＰｍからはみ出す形状であっても、各検査（形状、色味および境界）の対象とすることができる。
【００８１】
外観検査装置１０では、検索領域Ａｒにおける膨張量すなわち検索領域Ａｒの大きさ寸法が適宜変更可能とされていることから、各検査（形状、色味および境界）の対象とする範囲を適切に設定することができるので、検査精度を確保することができる。
【００８２】
外観検査装置１０では、画像処理部３２での解析処理の際、検査対象物（半導体素子１６）の検査対象パターンＰｏの抽出処理において、図６に示すように、色抽出した画素群（それらによる画像データ）に当てはめた確定領域Ａｆの内方に、当該確定領域Ａｆに相当する箇所の見本パターンＰｍとしての画像データを適用して抽出パターンＰａを生成する（ステップＳ４）とともに、その確定領域Ａｆにおける収縮量すなわち確定領域Ａｆの大きさ寸法が適宜変更可能とされていることから、中抜け箇所Ｅ（図３および図７参照）を穴埋めした抽出パターンＰａ（図８参照）を生成することができ、各検査（形状、色味および境界）に必要な検査対象パターンＰｏの外形形状のみを表す抽出パターンＰａを生成することができる。このため、より簡易にかつ適切に各検査（形状、色味および境界）を行うことができる。
【００８３】
外観検査装置１０では、画像処理部３２での解析処理の検査対象パターンＰｏの形状検査処理において、図９に示すように、総面積Ｓａが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ１２）と、周囲長Ｌａが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ１４）と、縦寸法Ｍｌａが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ１６）と、横寸法Ｍｗａが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ１８）と、相関値Ｃが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ２０）と、を実行して完了するものであって、かつ各許容範囲を適宜設定することができることから、ある程度似ていれば問題がないものと判断するので、見本パターンＰｍとは異なる形状であったり、見本パターンＰｍとは異なる大きさであったり、見本パターンＰｍとは異なる位置に形成されていたり、見本パターンＰｍにはない凹凸（欠陥）が形成されていたりする場合であっても、良品と判断することができるとともに、検査精度を確保することができる。
【００８４】
外観検査装置１０では、画像処理部３２での解析処理の検査対象パターンＰｏの色味検査処理において、図１０に示すように、抽出パターンＰａの輝度のヒストグラムの偏差Ｈｄが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ３２）と、荒れ評価値Ｖｒが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ３４）と、を実行して完了するものであって、各許容範囲を適宜設定することができることから、全体としての色味がある程度似ていて極端に色が変化する箇所がなければ問題がないものと判断するので、見本パターンＰｍとは異なる色であったり、見本パターンＰｍとは異なる配色であったりする場合であっても、良品と判断することができるとともに、検査精度を確保することができる。
【００８５】
外観検査装置１０では、画像処理部３２での解析処理の検査対象パターンＰｏの色味検査処理において、荒れ評価値Ｖｒが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ３４）を有していることから、全体としての抽出パターンＰａの輝度のヒストグラムの偏差Ｈｄが許容範囲内であっても極端に色が変化する箇所が存在するものを色味検査で問題があるものと判断するので、検査精度を確保することができる。これは、例えば、全体としての抽出パターンＰａの輝度のヒストグラムの偏差Ｈｄが許容範囲内であっても、図１７（ａ）に示すように、抽出パターンＰａ（検査対象パターンＰｏ）がグラデーション状である場合には性能上問題がないが、図１７（ｂ）に示すように、抽出パターンＰａ（検査対象パターンＰｏ）が斑状である場合には性能上問題があることから、後者のような抽出パターンＰａ（検査対象パターンＰｏ）のみを問題があるものと判断する必要があることによる。
【００８６】
したがって、本発明に係る外観検査装置１０では、性能上問題とはならない範囲において、形成される位置や色むら等が異なるとともに、その異なり方に一定の傾向が見られない（ばらつきがある）検査対象パターンＰｏに対しても、検査精度を確保することができる。
【００８７】
なお、上記した実施例（変形例を含む）では、本発明に係る外観検査装置の一例としての外観検査装置１０について説明したが、検査対象物の検査対象パターンの画像を取得する観察機構と、該観察機構で取得した画像データを予め用意した見本パターンを用いて解析し前記検査対象物の良否を判断する画像処理部と、を備える外観検査装置であって、前記画像処理部は、解析処理として、前記見本パターンの境界線に沿う複数の区画領域毎に、前記見本パターンでの境界線に直交する境界座標方向で見た前記検査対象パターンの境界線の平均値である平均境界画像を生成し、該平均境界画像と前記見本パターンとの適合率が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、前記平均境界画像から生成した基準境界画像と前記検査対象パターンとの差分を求めることで欠陥候補を抽出し、該欠陥候補が許容範囲内であるか否かを判断する項目と、を実行する前記検査対象パターンの境界検査処理を行う外観検査装置であればよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００８８】
また、上記した実施例では、境界検査処理（図１２のフローチャート）において、平均境界画像Ｉｂを生成する際（ステップＳ４１）、見本パターンＰｍでの境界線（外郭）に沿う方向で走査を行っていたが、境界座標方向Ｙで見た色毎（ＲＧＢ）の明るさの平均値から平均境界画像Ｉｂを生成することを可能とするものであれば、例えば、境界座標方向Ｙで走査を行うとともにその捜査範囲を各区画領域Ｄｎにおける見本パターンＰｍでの境界線（外郭）の長さ寸法に合致させてもよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００８９】
さらに、上記した実施例では、抽出パターンＰａ（その画像データ）を生成した後、その抽出パターンＰａに対して形状検査（図９のフローチャート）を実行し、そこで問題がなければ抽出パターンＰａに対して色味検査（図１０のフローチャート）を実行し、そこで問題がなければ抽出パターンＰａに対して境界検査（図１２のフローチャート）を実行するものとされていたが、各検査（形状、色味および境界）を実行する順番は適宜設定すればよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００９０】
上記した実施例では、形状検査（図９のフローチャート）の際、総面積Ｓａが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ１２）を行い、その後周囲長Ｌａが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ１４）を行い、その後縦寸法Ｍｌａが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ１６）を行い、その後横寸法Ｍｗａが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ１８）を行い、その後相関値Ｃが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ２０）を行うものとされていたが、各項目を実行する順番は適宜設定すればよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００９１】
上記した実施例では、色味検査（図１０のフローチャート）の際、抽出パターンＰａの輝度のヒストグラムの偏差Ｈｄが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ３２）を行い、その後荒れ評価値Ｖｒが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ３４）を行うものとされていたが、各項目を実行する順番は適宜設定すればよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００９２】
上記した実施例では、境界検査（図１２のフローチャート）の際、各区画領域Ｄｎにおいて抽出パターンＰａ（その画像データ）から生成した平均境界画像Ｉｂと見本パターンＰｍとの適合率Ｐｃが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ４２）を行い、その後欠陥候補Ｌｃが許容範囲内であるか否かを判断する項目（ステップＳ４５）を行うものとされていたが、各項目を実行する順番は適宜設定すればよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００９３】
以上、本発明の外観検査装置を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【符号の説明】
【００９４】
１０  外観検査装置
１１  観察機構
１６  （検査対象物の一例としての）半導体素子
３２  画像処理部
Ａｆ  確定領域
Ａｒ  検索領域
Ｂｂ  基準境界画像
Ｃ  相関値
Ｄｎ  区画領域
Ｈｄ  （抽出パターンの輝度のヒストグラムの）偏差
Ｉｂ  平均境界画像
Ｌａ  周囲長
Ｌｃ  欠陥候補
Ｌｍ  周囲長
Ｍｌａ  縦寸法
Ｍｗａ  横寸法
Ｐａ  抽出パターン
Ｐｃ  適合率
Ｐｍ  見本パターン
Ｐｏ  検査対象パターン
Ｓａ  総面積
Ｖｒ  荒れ評価値
Ｙ  境界座標方向
【図１】
0005615252.tif 000002
【図２】
0005615252.tif 000003
【図３】
0005615252.tif 000004
【図４】
0005615252.tif 000005
【図５】
0005615252.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005615252.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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